Ekologiczne systemy grzewcze Paradigma

Solarne sieci cieplne

Intensywny rozwój lokalnych sieci cieplnych zasilanych energią słoneczną

Breklum

W gminie Breklum w okręgu Nordfriesland / Schleswig-Holstein powstała właśnie innowacyjna sieć ciepłownicza zasilana energią wyłącznie ze źródeł odnawialnych, neutralna dla środowiska pod względem emisji CO2. W miesiącach letnich cały ciężar generowania ciepła spoczywa na instalacji solarnej.

W roku 2015 obywatele Breklum połączyli siły w ramach spółdzielni „BürgerGemeindeWerke Breklum” aby zapewnić sobie zaopatrzenie w ciepło w sposób przyszłościowy, zrównoważony i przyjazny dla środowiska. Sercem tej koncepcji jest nowa sieć ciepłownicza, którą najpierw poprowadzono w centrum miasta, a następnie rozszerzono na dodatkowe ulice i dzielnice.

Firma BürgerGovernmentWerke zleciła firmie Gottburg Energie-und Wärmetechnik GmbH & Co KG z Leck generalne wykonawstwo budowy i eksploatacji sieci ciepłowniczej. Firma Gottburg ma największe doświadczenie w takich projektach w Schleswig-Holstein.

Prezentacja projektu wraz z analizą finansową

Wytwarzanie ciepła w sezonie grzewczym w Breklum jest zapewniane głównie przez elektrociepłownię zasilaną certyfikowanym gazem neutralnym ze względu na ślad CO2. Ale w miesiącach letnich jest powiedziane: „Kiedy świeci słońce, żaden komin nie ma prawa dymić”. Wtedy całą pracę przejmuje instalacja solarna. Pochodzi ona całkowicie z Ritter XL Solar, który przyczynił się do wielu podobnych projektów w południowych Niemczech. 132 wysokowydajne kolektory próżniowo-rurowe o łącznej powierzchni 652 metrów kwadratowych tworzą jak dotąd największą ciepłownię słoneczną w Schleswig-Holstein i gwarantują, że przez wiele dni w roku można korzystać z energii cieplnej bez wsadu paliwa do jego wytwarzania. W ten sposób kolektory słoneczne pomagają również utrzymać niską cenę ciepła.

Źródło: https://ritter-gruppe.de/presse/breklum-bekommt-ein-zukuenftig-co2-freies-waermenetz/

Źródło: https://www.shz.de/lokales/husumer-nachrichten/breklumer-wollen-sich-selbst-versorgen-id13312686.html

Wyżej opisana instalacja solarna o powierzchni 652 m² została uruchomiona w Breklum w drugim kwartale 2018. To nie jedyna tego typu inwestycja. Rodzina wsi i miejscowości zasilanych w dużej części ciepłem słonecznym stale rośnie.

Ellern

Również gmina Ellern w Hunsrück uruchomiła w tym roku lokalną sieć ciepłowniczą, prawdopodobnie inspirowaną projektem podobnej konstrukcji nieodległych gmin Neuerkirch i Külz, który został oddany do użytku w 2016 roku. O tamtej instalacji można uzyskać więcej informacji na stronie duel.com.pl/ecoquent/volker-wichter-wielu-nie-sadzilo-ze-w-hunsruck-mozna-dostarczac-cieplo-po-3-ctkwh .
W Ellern, system solarny Ritter XL Solar o powierzchni 1 244 m², przejmie od kwietnia do września zadanie pełnego zasilania lokalnej sieci dla 110 gospodarstw domowych.

Termika solarna – prosta droga do energii (video ARD Mediathek)

Randegg: od wioski bioenergetycznej do solarnej

W pobliżu istniejącej wioski bioenergetycznej zasilanej energią słoneczną w gminie Büsingen nad Górnym Renem jest miejscowość Randegg. Od roku 2009 istnieje tam lokalna sieć grzewcza o długości około 6,6 km, do której podłączono około 150 budynków z około 1000 mieszkańców. Sieć zbudowana i obsługiwana przez Solarcomplex AG w Singen jest zasilana z kotła na drewno o mocy 2.000 kW oraz kotła na pellety o mocy 700 kW. Centralnym elementem obiegu grzewczego jest bufor o pojemności 100.000 litrów.

Szczególnym użytkownikiem tej sieci jest firma produkująca napoje „Ottilien-Quelle”. To jeden z największych konsumentów ciepła w regionie, przywiązujący duże znaczenie do zrównoważonego rozwoju. Na dachu firmy umieszczono pole fotowoltaiczne o mocy 265 kW, które w słoneczne dni całkowicie pokrywa bieżące zapotrzebowanie. Jeśli słońca jest za mało, to firma korzysta z pobliskiej elektrowni wodnej. Ich system mycia butelek wymaga dużej ilości ciepła, a przy tym o stosunkowo wysokiej temperaturze 95 ° C.

Sieć ciepłownicza Randegg została doposażona w dużą instalację solarną o powierzchni 2400 m² z kolektorami próżniowo-rurowymi Ritter CPC. Szczególnie w miesiącach letnich pokryje to całe zapotrzebowanie  i zapewni głównej kotłowni przedłużoną wakacyjną przerwę. Projekt przewiduje oszczędność około 1.600 m3 zrębków drewnianych oraz uniknięcie emisji 1.500 ton gazów cieplarnianych, głównie CO2.

Solarcomplex AG: To największa instalacja solarna w regionie Südbaden, gdzie efektywne wykorzystanie powierzchni ma duże znaczenie. Ilość dobrych pól do bezpośredniego wykorzystania promieniowania słonecznego jest ograniczona. W przypadku instalacji z kolektorami Ritter CPC efektywność wykorzystania powierzchni jest większa o około 60% w porównaniu do bioenergii.

Ritter XL Solar: „To, że w ciągu ostatnich kilku tygodni i miesięcy musieliśmy obsługiwać trzy projekty mniej więcej jednocześnie – i rozprowadzaliśmy je w skrajnie odległych regionach Niemczech – było nowym i sportowym wyzwaniem dla działu instalacji wielkopowierzchniowych Grupy Ritter. Ale zrobiliśmy to z profesjonalnym oczekiwaniem i jesteśmy z tego dumni”
Źródło: https://ritter-gruppe.de/presse/die-familie-der-solardoerfer-waechst-weiter/

Wszystkie tu wymienione instalacje solarne zaprojektowano wg koncepcji AquaSolar System, to znaczy, że zastosowano najwydajniejsze kolektory próżniowo-rurowe w technologii plazmowej, a w obiegu solarnym krąży tylko czysta woda bez żadnych środków ochrony chemicznej przed zamarzaniem.

Categories: Duże instalacje solarne, Niezależność energetyczna, sieć cieplna, Solarne sieci cieplne

Osiedle domów pasywnych z lokalną siecią solarną

Dokładne planowanie, to połowa sukcesu

Żeby solarna energia cieplna w przyszłości odgrywała znaczącą rolę na rynku niemieckim, konieczne jest znacznie większe rozpowszechnienie lokalnych sieci ciepłowniczych niż obecnie. Korporacja Ritter i jej, wyspecjalizowana w solarnej technice grzewczej, firma PARADIGMA zbudowały osiedle dla 12 dwunastu rodzin, od początku dokładnie i kompleksowo traktując wszystkie znane problemy i ryzyka. Opracowano i z sukcesem wdrożono w życie projekt pełen innowacyjnych rozwiązań, wyznaczający nowe kierunki rozwoju w tej dziedzinie. Prawdopodobnie po raz pierwszy w historii dużych systemów solarnych, już po pierwszym roku korzyści przekroczyły najśmielsze oczekiwania projektantów.

Odnawialne Źródła Energii (OZE), stan i perspektywy

Odnawialne Źródła Energii (OZE) muszą do połowy stulecia osiągnąć znaczący udział w rynku energetycznym, tak by zapobiec ciągłemu deficytowi w bieżącym zaopatrzeniu i wyeliminować lub przynajmniej znacząco złagodzić skutki dotychczasowej polityki energetycznej, mianowicie negatywne zmiany klimatyczne, wyczerpywanie się zasobów kopalnych, ryzyko związane z techniką jądrową i globalną nierównością w dostępie do energii. Jak na razie niewielką, ale szybko rosnącą częścią tego rynku jest technika bezpośredniego wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania. W tej dziedzinie, jakościowo Niemcy są na absolutnym szczycie, a ilościowo daleko z przodu. Aktualnie, niemiecka i europejska polityka energetyczna ma na celu podwoić wykorzystanie OZE do roku 2010. Przy tym, powierzchnia kolektorów słonecznych w Niemczech powinna się powiększyć dziesięciokrotnie. Jako instrumenty tej polityki można rozważyć na przykład:

  • konsekwentne stopniowe zaostrzanie przepisów budowlanych
  • wspieranie rozwoju i czasowe subwencjonowanie OZE
  • podatek „ekologiczny”
  • decyzja o odejściu od energetyki jądrowej

Badania ukazują problemy, które przy przestawieniu konwencjonalnych systemów grzewczych na OZE muszą być przezwyciężone. Do tego, niezbędna byłaby znacząca zmiana strukturalna, która nie została jeszcze dostrzeżona. Z badań (poniżej) wyraźnie wynika, jaką centralna rolę muszą odgrywać lokalne sieci ciepłownicze.

passivritter-pic3
Powierzchnia kolektorów słonecznych zainstalowanych w Europie w roku 2000
passivritter-pic2
Powierzchnia kolektorów słonecznych zainstalowanych na świecie w roku 1999
 
Zalety i wady dużych grzewczych instalacji solarnych

Najważniejszym obszarem zastosowań OZE powinien być rynek grzewczy. Duży udział OZE w obszarze grzewczym wymaga m.in. użycia dużych instalacji z lokalnymi sieciami ciepłowniczymi, dla których dzisiaj nie ma odpowiednich instrumentów wspierających. Na duże instalacje udziela się dotacji co najmniej o połowę mniejszych niż zwykle. Przyszłość rynku instalacji solarnych, to jednak instalacje duże. Mimo że, jak dotąd, rzadko kiedy udawało się dobrze wykorzystać wszystkie potencjalne zalety tkwiące w tej koncepcji. Niektóre z nich, to:

  • małe straty ciepła
  • korzystniejsze profile zapotrzebowania
  • niższe koszty jednostkowe urządzeń
  • niższe koszty jednostkowe wykonania i obsługi
  • niższe zużycie materiałów (izolacja, miedź, stal, itd.)
  • mniejsze jednostkowe zapotrzebowanie na powierzchnię (kolektory i technika w kotłowni)

Przyczynami tych zaległości, w porównaniu do małych instalacji domowych, są:

  • brak motywacji u inwestorów (żadne lub za małe wsparcie)
  • mały rynek z kosztownymi indywidualnymi rozwiązaniami
  • złe rozwiązania architektoniczne w starym budownictwie
  • hamująca hierarchia ważności u inwestorów i architektów w nowym budownictwie
  • niepewność projektantów i wykonawców
  • logistyka dużych inwestycji
Systemy solarnych lokalnych sieci ciepłowniczych

Znane doświadczenia z szeregiem zrealizowanych solarnych sieci cieplnych są co najmniej złe. Jest kilka podstawowych zasad, które muszą być przestrzegane, często jednak są niedoceniane:

  • warstwowe ładowanie i utrzymanie warstw ciepła w zbiornikach
  • nie przekraczanie krytycznych długości przewodów
  • minimalizacja ilości przewodów
  • minimalizacja przekroju przewodów
  • maksymalizacja izolacji przewodów
  • konsekwentna technika niskotemperaturowa

Zlekceważenie choćby jednej z powyższych zasad prowadzi do zburzenia całego systemu. Przy modernizacjach zdarzają się czasami ograniczenia, które po prostu muszą być zaakceptowane. I tak powstają projekty, które nie tylko pochłoną wiele środków, ale i w działaniu zawsze będą nieefektywne. Wyjaśnienie zasady „nie przekraczać krytycznych długości przewodów” zilustrujmy przykładem. Dla standardowych sieci ciepłowniczych, zawodowcy stosują zasadę, że na 1 kW w danej gałęzi sieci, można zaplanować maksymalnie 1 metr przewodów, przeciwnym razie straty własne rurociągu będą zbyt duże. Znaczenie ma także fakt, że energię solarną uzyskuje się okresowo i kumuluje czasem przy małym obciążeniu sieci, bezwarunkowo konieczne jest więc jej magazynowanie. To prowadzi do kolejnych problemów. Zawsze źle kończy się wykorzystywanie solarnych sieci lokalnych na osiedlach o małej gęstości zabudowy lub sieci „nieszczęśliwie” poprowadzonej. Wszystko to, dotyczy standardowych sieci lokalnych. Co rozumiemy pod pojęciem: standardowa sieć lokalna ? Standardowa sieć lokalna jest to sieć niskotemperaturowa np. 65/40 stopni C, która jedną centralna pompą obsługuje wszystkich odbiorców. Im więcej odbiorców, tym większe zapotrzebowanie i więcej ciepła godzinami krążącego w sieci. Poza tym, w praktyce oznacza to, że dysponowana moc grzewcza cały czas musi być na poziomie zbliżonym do maksymalnego. Krytyczny warunek długości przewodów (maksymalna długość przewodów <1mb / kW)może być przezwyciężony, tylko jeśli przezwycięży się problemy samej sieci.

Osiedle domów pasywnych w Centrum Biznesowym korporacji Ritter

Idea
passivritter-pic4

Alfret T. Ritter – inicjator budowy osiedla domów pasywnych. Wyróżniony tytułem Eko-Menadżera roku 1997 za działania proekologiczne, laureat nagrody Prognos-Preis 1998, Federalny Krzyż Zasługi 1999

Od roku 1994 Paradigma rozwija koncepcję dużych i średnich instalacji solarnych oraz niezbędnych komponentów, jak kolektory, zbiorniki, regulacja, ogrzewanie płaszczyznowe i źródła ciepła. Za sprawą zainicjowanego i sfinansowanego przez Alfreda Rittera osiedla domów pasywnych, Paradigma uzupełniła tę koncepcję o nowy typ lokalnej sieci cieplnej. Projektantom i budowniczym postawiono za cel wyeliminowanie wszystkich wyżej wymienionych, dobrze znanych słabych punktów i ryzyk.

Przedsięwzięcie rozpoczęto w roku 2000 i wiosną 2002 z powodzeniem ukończono.

Pierwsze wyniki działania

W projekcie zaplanowano określone uzyski ciepła (tabela 1).
Pierwsze domy oddano do użytku jesienią 2001, a ostatnie wiosną 2002

Na etapie budowy, w czasie pierwszej zimy domy były ciągle ogrzewane, brakowało jeszcze niektórych przeszkleń i drzwi. Przedłużone do lata testy wartości granicznych, prowadzono bez zwracania uwagi na straty ciepła. Pierwsze ostrożne oceny były możliwe od wiosny 2002. Oparto je na zużyciu pellet. Odczyty liczników ciepła z instalacji solarnej i z każdego domu zamieszczono w tabeli 2.

Całkiem subiektywnie autor tego artykułu, który zasiedlił we wrześniu jeden z budynpassivritter-pic6ków wraz ze swoją czteroosobową rodziną, może z zadowoleniem stwierdzić, że jego koszty ogrzewania w porównaniu do dotychczasowych przy podobnej powierzchni mieszkalnej, ogólnie były zredukowane do jednej piątej,

Profil zużycia energii był ustawiony na wysoki komfort. Pasywne osiedle przygotowano z myślą o osobach w średnim wieku i głównie z małymi dziećmi. Tym samym, zapotrzebowanie na ciepłą wodę jest bardzo wysokie. Poza tym, pralki i zmywarki są częściowo zasilane ciepłą wodą użytkową ze zbiorników warstwowych. Mimo to, zbiornik buforowy także w zimie nagrzewany był głównie kolektorami słonecznymi. Latem 2002 instalacja solarna, zgodnie z oczekiwaniami, była permanentnie „nie dociążona”.

Planowane przeciętne zapotrzebowanie energii 15 kWh/m2 rocznie (wg certyfikatów od 11 kWh do 17 kWh w zależności od położenia) zostało spełnione. Planowane zapotrzebowanie 79,8 MWh nie zostało osiągnięte. Z jednej strony, zużycie ciepłej wody w budynkach zasiedlonych było większe niż zakładano, z drugiej, zawsze był co najmniej jeden budynek nie zasiedlony. Straty energii utrzymały się na poziomie około 24,1 MWh. Uzysk solarny około 30,7 MWh, przy częściowym obciążeniu, był nieco niższy niż oczekiwane 35 MWh z pewnością również dlatego, że latem instalacja była wyłączona na około 3 tygodnie. Imponująco wygląda udział Słońca w przygotowaniu ciepłej wody i ogrzewaniu 38,7%, tylko dla cwu+straty 69,6%, a tylko ogrzewanie i straty 85,9%. Te wyniki są znakomite, mimo istniejącej jeszcze niepewności. Publikowane dane pokazują, że przewidywanie tylko 3% strat w sieci lokalnej jest jeszcze bardziej wiarygodne. Pomiary będą kontynuowane. Uzysk solarny będzie wzrastał, ponieważ wkrótce wszystkie 12 domów będzie w pełni zasiedlonych i niektóre subtelności w działaniu systemu mogą być zoptymalizowane dzięki elektronicznej regulacji, bez pogorszenia komfortu.

Tabela 1

Prognoza zapotrzebowania na ciepło dla 4 osób w domu pasywnym o powierzchni referencyjnej 155 m2
Planowane zużycie 1 dom 12 domów Udział %
Ciepła woda 580 kWh/osoba/rok 2320 kWh 27840 kWh 34,9 %
Ogrzewanie 15 kWh/m2/rok 2325 kWh 27900 kWh 34,9 %
Razem 4645 kWh 55740 kWh 69,8 %
Planowane straty 12 domów Udział %
Sieć lokalna 1545 kWh/r CWU + 658 kWh/r CO 2204 kWh 2,8 %
Centrala grzewcza 2,5 kW *(245cwu +120co)dni *24h=14700 kwh +7200kWh 21900 kWh 27,4 %
Razem zapotrzebowanie ciepła (zużycie + straty) 79844 kWh 100 %

Tabela 2

Zużycie energii wg pomiarów w okresie 25.03.2002 do 24.03.2003
Rzeczywiste zużycie 1 dom 12 domów Udział %
Paliwo 9,7 ton pellet 500 kWh/t 48540 kWh 61,3 %
Energia słoneczna Odczyt z licznika z dokładnością +-5% 30700 kWh 38,7 %
Zmierzone łączne zapotrzebowanie 79240 kWh 100,0 %
Energia słoneczna dla CWU   69,6 %
Energia słoneczna do CO   85,9 %
Planowane koszty ogrzewania dla 1 domu miesięcznie (0,035 euro/kWh pellet, 0,01 euro/kWh solar) 14 euro
Zmierzone zapotrzebowanie ciepła w jednym domu, 4 osoby (rodzina Meissner)
CO + CWU 4066 kWh    
Aktualne koszty miesięczne (CO+CWU) dla 1 domu miesięcznie (dom nr 4) 12,8 euro

passivritter-pic8 passivritter-pic7

 
Architektura

01_021_2005_RGB

Zaprojektowano 12 trzykondygnacyjnych, jednorodzinnych domów po około 170 m2 powierzchni mieszkalnej w pasywnej wersji, podzielonych na 3 bloki, po 4,3 i 5 w jednym rzędzie, częściowo z mieszkaniem dla trzeciego, najstarszego pokolenia. Zastosowane architektoniczne zasady są znane, prosto, ale skutecznie. Na wschód i zachód nie wychodzą żadne okna, od północy jest tylko tyle okien, by zapewnić wystarczające doświetlenie. Utrzymano mały stosunek powierzchni zewnętrznej bloków do powierzchni mieszkalnej. Od strony północnej najniższa kondygnacja wbudowana jest w naturalne zbocze. Izolację zewnętrzną wykonaną z segmentów dodatkowo pokryto pianą izolacyjną (I-sofloc, kDach=0,10 W/m2K, ksciana=0,107 W/m2K). Ściany zewnętrzne i stropy z betonu tworzą naturalne, chociaż pokryte drewnianymi podłogami i okładzinami, akumulatory ciepła. Wykończenie wewnętrzne wykonano w lekkiej zabudowie z naturalnego drewna i innych ekologicznych materiałów. Duże przestrzenie, otwarte centralne schody, szczeliny pod drzwiami wewnętrznymi gwarantują naturalną cyrkulację powietrza i uzupełniają wentylację mechaniczną. Od południa, domy mają okna trzy-szybowe o powierzchni około 50 m2 (Uv-Wert DIN o,6 W/m2K). Przed oknami rozciągają się balkony i sterowane elektrycznie rolety do ewentualnego zacieniania. Zawsze dostępna jest wystarczająca ilość światła. Na parterze od południa przewidziano tarasy. Dzięki przeszkleniu, przez cały rok przy słonecznej pogodzie dociera do wnętrza dużo ciepła. Nocą i przy złej pogodzie większe straty ciepła przez południowe okna muszą być zaakceptowane. Średni współczynnik strat z uwzględnieniem okien południowych wynosi tylko 0,3 W/m2K. Zapotrzebowanie na energię zaprojektowano na 11 do 17 kWh/m2a, w zależności od położenia domu, dopuszczalny ułamek energii pierwotnej zgodnie z normami WSVO 95 lub EnEV. W domu pasywnym nie ma żadnych mostków cieplnych ani innych zbędnych powietrznych. Suma wszystkich nieszczelności każdego domu nie przekracza wielkości karty bankomatowej (Blower-Door-Test: n50=0,27..0,45 h-1), to jest mniej więcej 1/10 „naturalnej wentylacji”. Mimo to, dzięki technice budowy, wilgotność powietrza jest przez cały rok przyjemnie niska. Ogrzewanie wnętrz odbywa się przez ogrzewanie ścienne z centralnej ściany, która obok klatki schodowej przenika przez wszystkie kondygnacje.

Technika domowa

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

si200Każdy dom jest wyposażony w warstwowy zbiornik Paradigma SI-201 o pojemności 200 litrów przeznaczony do przygotowania ciepłej wody użytkowej. To jeden ze sposobów znaczącego zmniejszenia zapotrzebowania na energię. Zbiorniki zorganizowane w kaskadach, ładowane są tylko w określonych momentach. Ładowanie odbywa się w energooszczędnym trybie Low-Flow z przepływem maksimum 8 litrów /min i trwa najwyżej 20 minut, a dla wszystkich domów razem około 1 godziny. Przez cały zwykły dzień obieg grzewczy pozostaje zimny lub całkiem wyłączony. Kiedy jakiś zbiornik nie jest doładowany, krążenie pozostaje wyłączone. Kiedy jakiś zbiornik poza okresem ładowania opróżni się, każdy mieszkaniec może uruchomić ładowanie indywidualnie. Temperatura powrotu z sieci w czasie ładowania zawsze pozostaje na poziomie 20 do 35 stopni, ponieważ wymiana ciepła w zbiorniku warstwowym odbywa się przeciwprądowo w zewnętrznym wymienniku płytowym. Pompy z automatyczną regulacją obrotów ładują zbiornik warstwowo z dokładnie ustalona temperaturą. W każdym domu ustawiana indywidualnie, zwykle między 45 a 52 stopnie. Przy czym, maksymalna temperatura zasilania nie przekracza 58 stopni C. Przekroje przewodów ciepłej wody są zaprojektowane możliwie najmniejsze, odpowiednio do przepływów. Cyrkulacja ciepłej wody może być włączona przyciskiem na krótko, z każdego miejsca poboru. Zwykłe systemy zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową unikają zdecentralizowanych zbiorników warstwowych i dlatego działają tylko źle. Przewody sieciowe są gorące bez przerwy, zarządzanie temperaturą powrotu często zawodzi, szczególnie przy znacznych zmianach poboru, jeszcze bardziej przy ciągle działającej cyrkulacji cwu. Sytuację pogarszają jeszcze długie przewody i ich duże przekroje.passivritter-pic13

System ogrzewania pomieszczeń

lagoJeżeli bezpośrednie promieniowanie słoneczne jest niewystarczające do ogrzewania, to uruchamia się system ogrzewania ściennego. System Paradigma Lago składa się z segmentów równolegle połączonych rurek miedzianych, zatynkowanych na centralnej ścianie mieszkania. Z około 12 m2 powierzchni grzewczej uzyskuje się gwarantowane 3-4 kW na każdy dom. Pojedyncze pomieszczenia od strony północnej wyposażone są dodatkowo w ogrzewanie ścienne w wersji Lago-Mont, czyli podobne konstrukcje z rurek miedzianych, jednak przysłonięte lekką zabudową z płyt gipsowych.

Niewielka pompa obiegowa, sterowana temperaturą pomieszczenia, zasila ogrzewanie ścienne bezpośrednio z lokalnej sieci cieplnej. Wielkość przepływu maksymalnie 4 litry/min. Maksymalna temperatura zasilania nie przekracza 40 stopni C, temperatura powrotu zwykle poniżej 35 stopni, najczęściej poniżej 30 stopni. W słoneczne dni, z racji formy architektonicznej oraz pasywnej konstrukcji budynku, nawet przy dość niskich temperaturach zewnętrznych poniżej zera, system grzewczy może być wyłączony.

Kotłownia

Bufor grzewczy o pojemności 5000 litrów (zapas energii 240-300 kWh ) w izolacji polistyrolowej o grubości 50-80 cm, kocioł na pellet Paradigma Pelleti 32 kW, elektroniczna, modułowa regulacja Paradigma MES i cała hydraulika z rozdzielaczami mieści się w piwnicy. Tuż obok mieści się również niewielki magazyn pellet w wersji Sacksilo.

Dla potrzeb centralnego ogrzewania, kocioł na pellet ogrzewa w buforze tylko górne 600 litrów wody do temperatury 60-65 stopni C, pod warunkiem, że wcześniej słońce nie ogrzało jej wystarczająco. Ten minimalny obszar gotowości magazynuje około 30 kWh. Pozostałe 4400 litrów bufora ogrzewane jest wyłącznie przez słońce. Kolektory zasilają bufor na dwóch różnych poziomach. Ciepło słoneczne dostarczane jest tak, że temperatura zasilania obiegu solarnego zawsze jest nieco wyższa od temperatury danego poziomu w buforze. Temperatura zasilania, dzięki regulacji obrotów pompy obiegowej, zawsze osiąga wymagany poziom, a system, najwyższą możliwą sprawność.

Lokalna sieć ciepłownicza

Wszystkie 12 domów uzyskuje energię cieplną z bufora za pośrednictwem sieci cieplnej, która posiada pewne cechy, wydatnie podnoszą sprawność w porównaniu do tradycyjnych, standardowych sieci cieplnych. Jej długość wynosi 100 metrów, a pojemność około 180 litrów. Długość jednostkowa, dla projektowanej mocy grzewczej 50 kW, wynosi około 2 m/kW.

schemat

System Lokalnej Sieci Paradigma

jest:

  1.  … pasywny. Nie ma żadnej centralnej pompy obiegowej. Każdy z 24 odbiorników pobiera indywidualnie z bufora tyle energii, ile potrzebuje. 12 niskotemperaturowych układów ogrzewania ściennego i 12 warstwowych zbiorników ciepłej wody wyposażono w energooszczędne pompy, które pracują tylko w krótkich chwilach zapotrzebowania na ciepło. Zbędne stało się przy tym dławienie pomp, jak to dzieje się w zwykłych układach hydraulicznych. W porównaniu do aktywnego systemu, gdzie pompa pracuje bez przerwy, zaoszczędzono około 75% energii elektrycznej. Przez uzależnienie przepływu dla każdego odbiornika od jego potrzeb, temperatury powrotu w granicach 35 stopni C są gwarantowane dla całego systemu.
  1. otwarty. Między zasilaniem i powrotem znajdują się tylko przyłącza do 24 odbiorników. Kiedy wszystkie są nieaktywne, nieaktywny jest również cały system sieciowy. Kiedy tylko jeden odbiornik na początku sieci zgłosi zapotrzebowanie na ciepło, cała reszt systemu pozostaje nieaktywna. Standardowe sieci natomiast, nawet bez odbioru zawsze mają uruchomione krążenie. Przy małym poborze trudno jest utrzymać poprawną temperaturę powrotu.
  2. chwilowy i samo rozładowujący się. Proces przygotowania ciepłej wody ograniczony jest do kilku godzin dziennie. Ogrzewanie działa tylko przez kilka miesięcy w roku i w przeważnie w okresach wyżowych jest całkowicie wyłączone. Po każdym okresowym uruchomieniu systemu, z racji warstwowego ładowania bufora i w zależności od odległości do odbiornika ciepła, w sieci pozostaje maksymalnie 90 litrów wody o temperaturze 55..60 stopni C i 90 litrów wody powrotnej o temperaturze 25..35 stopni C. To ciepło zostało by zmarnowane, gdyby obieg pozostał nie aktywne przez 2..3 godziny. Dlatego, kiedy ostatnia kaskada zbiorników warstwowych zostanie naładowana i nie przewiduje się w najbliższym czasie poboru energii, to za sprawą zaworu elektromagnetycznego i niewielkiej pompy cały zapas energii z rurociągu przywracany jest do bufora. Tylko przez ten krótki moment rozładowania sieci system nie spełnia warunku pasywności z punktu 1.
  3. Low-Flow lub Matched-Flow-System. Ponieważ wszystkie odbiorniki zaprojektowano na dużą różnicę między temperaturą zasilania a powrotu, (około 8 litrów/min przy 55/25 15/50 dla bufora i maksymalnie 4 litry/min przy 40/30 dla niskotemperaturowego ogrzewania ściennego) to przepływ w sieci zawsze jest mały i odpowiedni do oporów przepływu. Dzięki temu, przekroje przewodów mogą być zminimalizowane. Przekroje rur w większej odległości od bufora również mają mniejsze średnice niżby to wynikało z sumy przepływów. Optymalizacja takiej sieci nie byłaby możliwa bez odpowiedniego programu komputerowego, który uwzględnia wszystkie opory przepływu i charakterystyki pomp. Kaskady zbiorników warstwowych zostały tak dobrane, że dla każdej z nich cała sieć lokalna zawsze ma zbliżone wartości strat ciśnienia. W sezonie grzewczym możliwy jest priorytet dla ciepłej wody, tak że podczas krótkiego okresu ładowania zbiornika warstwowego pompa centralnego ogrzewania jest wyłączona. Ta opcja nie jest niezbędna, ale stanowi ważną rezerwę w systemie grzewczym.
  4. dwuczęściowy. Standardowe sieci lokalne składają się często z więcej niż dwóch przewodów. Trzeci lub czwarty przewód ma za zadanie kompensować wady systemu, jak silnie wahająca się temperatura zasilania lub powrotu lub dystrybuować dodatkowe media (wodę grzewczą, obieg solarny, woda pitna). Jednak każdy dodatkowy przewód tylko zaostrza i tak istniejące problemy ze stratami ciepła. Koncepcja Paradigmy dla dużych systemów – warstwowego ładowania i rozładowania, w połączeniu z pasywnym, otwartym i czasowym działaniem, wymaga tylko dwóch przewodów: zasilania i powrotu. Opierając się pokusie zaoszczędzenia przez zastosowanie tańszych rur z tworzyw sztucznych, cały system wykonano jako zamknięty, w technologii miedzianej, gwarantującej odporność na dyfuzje tlenu. Przewody z tworzyw sztucznych pozwalają na niewielką dyfuzję tlenu do obiegu, co jest przyczyną gromadzenia się szlamu w rurach, zmiany punktu pracy pomp obiegowych, zanieczyszczenia wymienników ciepła lub wręcz należy liczyć się z uszkodzeniami korozyjnymi bufora.
  5. warstwowo ładowany i rozładowany. Zasilanie obiegu sieciowego zawsze pobierane jest z tego poziomu bufora, który gwarantuje aktualnie potrzebną temperaturę. Ponieważ bufor co najmniej na samej górze jest znacznie cieplejszy niż, wymagana przez 4/5 dnia temperatura 40 stopni, to cenne słoneczne ciepło o temperaturze ponad 60 stopni jest zarezerwowane dla przygotowania ciepłej wody. Dodatkowo, zasilanie zawsze jest mieszane z wodą powrotną, tak by uzyskać właściwą żądaną temperaturę zasilania. Również po to, by nie była zbyt gorąca, kiedy bufor bliski jest zagotowania. Powrót kierowany jest na różne poziomy bufora. Dlatego dolne warstwy bufora są przepompowywane tylko wtedy, gdy temperatura powrotu jest mniejsza niż temperatura na poziomie przyłącza powrotu. Dzięki takiemu zarządzaniu zasilaniem i powrotem maksymalizuje się użyteczną pojemność bufora i minimalizuje straty na orurowaniu z powodu niepotrzebnie wysokich temperatur.
Regulacja
MES

Regulacja MES

Całym systemem zarządza mikrokomputerowa modułowa regulacja Paradigma MES. Prawie wszystkie pompy pracują z automatyczną regulacją obrotów, dbającą o utrzymanie żądanej temperatury zasilania. W samej kotłowni znajdują się moduły do sterowania obiegiem solarnym, kotłem na pellet, buforem i siecią lokalną. W każdym domu znajdują się moduły sterujące ładowaniem warstwowych zbiorników ciepłej wody. Wszystkie moduły komunikują się między sobą i palnikiem automatu kotła na pellet za pośrednictwem magistrali LON-bus. Wentylacja mechaniczna w każdym domu sterowana jest indywidualnie.

Instalacja solarna

W pobliżu kotłowni, na płaskim dachu zamontowano pole kolektorów próżniowo-rurowych CPC Star azzurro o powierzchni 56 m2 powierzchni czynnej, kąt nachylenia 45 stopni. Ta instalacja, wykonana w technologii Low-Flow, o maksymalnej mocy około 35 kW, ładuje bufor od góry jeśli może dostarczyć temperatur wymaganych do przygotowania ciepłej wody lub poniżej obszaru gotowości dla cwu, jeśli temperatura jest niższa. Rocznie może dostarczyć około 25.000 kWh energii.

Wentylacja

12_152_DN2001 12_153_DN2001Każdy pasywny dom wyposażony jest w wentylacje mechaniczną z odzyskiem ciepła. W sezonie grzewczym oszczędza to wiele energii. Nowo stawiane domy są tak szczelne, że wentylacja grawitacyjna nie daje żadnych gwarancji. Już w budynkach wykonanych wg WSVO95 wymagane normą DIN 1946 minimalne wymiany powietrza z zasady osiągane są od wiatru o sile 5 stopni. Wentylacja przez otwieranie okien jest niepraktyczna, dla optymalnego efektu należałoby co 2 godziny otwierać wszystkie okna na 5 minut. Przez niewłaściwą wentylację z domu nisko-energetycznego szybko zrobiłby się całkiem normalny budynek.

System Paradigma AirA pracuje z wysoką sprawnością dzięki wymiennikowi krzyżowemu. Pokoje są nawiewane świeżym powietrzem, a z łazienek i kuchni powietrze jest wywiewane. Tłumiki wyciszają ewentualne szumy. Ciepło z pomieszczeń odzyskiwane jest w krzyżowym wymienniku przeciw prądowym. Duży wymiennik gruntowy podgrzewa powietrze zimą i chłodzi latem. System dokładnych filtrów chroni wnętrza przed pyłami i owadami. System jest regulowany automatycznie , w oparciu o dane z czujników gazu i wilgotności, przez algorytmy Fuzzy-Logic. Użytkownik może wybrać w 8-stopniowej skali między maksymalną energooszczędnością, a maksymalnym komfortem.

Podsumowanie

Osiedle domów pasywnych w Centrum Biznesowym Ritter zostało zaprojektowane i wykonane kompleksowo. Głównym celem i ideą było osiągnięcie maksymalnej możliwej sprawności i efektywności energetycznej przez budownictwo pasywne i kompleksowe zastosowanie ekologicznej techniki firmy Paradigma. Dzięki temu, że firma również ma swoją siedzibę w pobliżu, to cała wiedza inżynierska była bezpośrednio dostępna nie tylko w biurze, ale i na budowie. Zarówno główny inwestor Pan Alfred Ritter, architekci, kierownicy budowlani, biuro projektowe utrzymywali bliskie kontakty z inżynierami odpowiedzialnymi za poszczególne produkty w Paradigmie, którzy wielokrotnie pomagali podejmować małe i duże decyzje przybliżające projekt do głównego celu. Pomijając kilka błędów w wykonaniu (niewielka nieszczelność w fundamentach pojedynczych domów), które z techniką grzewczą nie mają związku, projekt jest wzorcowo udany.
Sieć lokalna jest całkowicie innowacyjna i funkcjonuje wspaniale. Twórcy wierzą, że ta koncepcja będzie jeszcze często realizowana, by pomóc w rozwoju solarnych systemów grzewczych.

01_013_2006_RGB


Źródło: Artykuł w SANITÄR&HEIZUNGSTECHNIK   nr 7/2003

Autor: Dr Rolf Meissner, Ritter Energie und Umwettechnik, Karlsbad

Tłumaczenie: duel

Categories: Badania i Rozwój, Solarne sieci cieplne

Solarne wspomaganie sieci cieplnej w Wels

12 maja 2011 uruchomiono na dachu Hali Targów w Wels/Austria instalację solarną o powierzchni około 3.400 m² (moc 2 MW), zasilającą miejską sieć cieplną. W tym czasie była to największa instalacja kolektorów  próżniowo-rurowych na świecie. W lecie, przy mniejszych obciążeniach sieci, może czasowo pokrywać co najmniej 50% zapotrzebowania na ciepło. Instalację zamówił miejski zakład energetyczny, a wykonała firma MEA Solar Gmbh. Projekt wykonała i system dostarczyła firma Ritter XL Solar.

Wymagania i warunki inwestora

wels-halaRegion Wels jest bardzo dobrze przygotowany do wdrażania energii ze źródeł odnawialnych. Realizowane projekty budowlane, działające w regionie firmy, instytuty badawcze oraz targi energetyczne stanowią solidny fundament dla wizytówki regionu. Na tym fundamencie będzie teraz możliwa budowa niezależności miasta Wels od paliw kopalnych.

Politechnika Wels będzie wyposażona w innowacyjny, energooszczędny system chłodzenia, fotowoltaikę i grzewczy system solarny. Kościół Św. Franciszka będzie pierwszym kościołem wzniesionym w technice pasywnej i zasilanym w stu procentach energią ze źródeł odnawialnych. Wszystkie nowe budowy w Wels muszą być projektowane wg zasad budynków pasywnych. Nowa hala Targów w Wels była wzniesiona jako pasywna i już w projekcie przewidziano duże pole kolektorów na dachu.

Wymagania wobec tej instalacji sformułowano bardzo jasno i prosto:

  • możliwie najwyższe solarne pokrycie potrzeb w lecie
  • montaż na dachu nowej hali z dużą wolną przestrzenią dla kolektorów
  • maksymalne wykorzystanie dachu w celu maksymalizacji uzysku energii
  • żadnych przejść przez połać dachową dla celów montażowych
  • minimalizacja niezbędnej powierzchni w węźle cieplnym
  • ładowanie energii do przewodu zasilającego sieci cieplnej
  • finansowanie w systemie kontraktowym, co oznacza dbałość o maksymalne uzyski

napkollektor_wels

Warunki i wymagania z punktu widzenia projektantów

W instalacji sieci cieplnej nic nie może być zmienione, a instalacja solarna musi być w pełni podporządkowana jej wymaganiom. Instalacja solarna musi być w każdych warunkach bezpieczna, na przykład przy zaniku napięcia, kiedy sieć musi być wyłączona z powodu niezapowiedzianych prac serwisowych lub awarii pomp. Ponieważ w tym przypadku chodziło o instalację solarną, w której płynie czysta woda bez środków ochrony przed zamarzaniem, a technika ta nie była jeszcze zbyt rozpowszechniona, to cały projekt był dużym wyzwaniem.

Na początku opracowano plan maksymalnego wykorzystania dachu. Zastrzeżenia konstruktorów co do statyki, ścieżki do usuwania śniegu i wymagane odstępy od krawędzi zredukowały planowaną wcześniej powierzchnię kolektorów o około 20%. Odbywające się targi nie mogły być zakłócone. Dlatego też niektóre prace można było prowadzić tylko w przerwach targowych, a wszystkie widoczne i słyszalne ślady montażu musiały być ukryte na czas wystawy. Miało to wpływ na wydłużenie czasu montażu.

Wyzwania i rozwiązania

wels-ruryPrzestrzeń dla techniki takiej jak pompy, zawory, naczynia rozszerzalne została ograniczona do 50 m² w jednym pomieszczeniu. Dlatego od początku nie brano pod uwagę bufora cieplnego ani automatycznych stacji utrzymania ciśnienia. Sama sieć jest najlepszym buforem solarnym. Rozszerzanie się wody z obiegu solarnego odbywa się w ramach sieci cieplnej. Tylko w bardzo szczególnych przypadkach do akcji włączane są trzy naczynia przeponowe po 500 litrów każde.

Ponieważ w obiegu solarnym płynie tylko czysta woda, to można było przyjąć przekroje rur i armatury o jeden wymiar mniejsze niż należałoby w przypadku płynu niezamarzającego. Ciśnienie w przewodach powrotnych sieci Wels w zimie może spadać poniżej wymaganego minimalnego ciśnienia statycznego, wynikającego z wysokości dachu. Przy tym, możliwe w obiegu solarnym wysokie ciśnienie i temperatury wrzenia wymuszają zastosowanie wymiennika ciepła, chociaż po obu stronach płynie ta sama woda. I tu ujawniła się przewaga techniki wodnej. W przypadku płynów niezamarzających wymiennik musiałby być co najmniej trzy razy większy.

Przez cały rok wymagane są temperatury zasilania co najmniej 85°C, w zimie sugerowane do 115°C. By móc osiągnąć wymagane uzyski, wybór padł na kolektory próżniowo-rurowe CPC, które w tym zakresie temperatur mają znacząco wyższe moce niż jakakolwiek inna technika solarna.

Dach nowej hali targowej nie jest skierowany dokładnie na południe, ale około 45° na południowy zachód. Poza tym zawsze około 10% jest zacienione konstrukcja nośną hali oraz innymi częściami budynku. Również w tym przypadku ujawnia się przewaga techniki CPC-VRK, ponieważ ma najmniejszą utratę mocy przy odchyleniu od kierunku południowego i przesunięcia słońca od południa.

Między poziomami dwóch dachów hali jest różnica około 10 metrów. W celu uniknięcia cyrkulacji grawitacyjnej między polami kolektorów, podzielono je na dwa niezależne pola. Jedno na wysokości 15 metrów o powierzchni 3.000 m² i drugie na wysokości 25 metrów o powierzchni 400 m². W zimie różnica ciśnień w sieci może dochodzić do 9 bar. Spadek ciśnienia w obiegu solarnym wynosi około 1,5 bara. Stąd niezbędne jest sprzęgło hydrauliczne, które w czasie dwóch i pół minuty może być napełnione i opróżnione. Do zasilania sieci energią słoneczną ze sprzęgła włączane są dwie szeregowe pompy. Do osiągnięcia różnicy 5 bar wystarcza jedna pompa z wydajnością 65 m³/h, przy wyższych ciśnieniach niezbędna jest współpraca drugiej pompy. Do zasilania pomp i zaworów obiegu solarnego zużywane jest tylko około 6,5 MWh energii elektrycznej (0,5%). Do sieci trafia jednak dodatkowe 20 MWh z tytułu różnicy ciśnień. Chociaż dokładnie ta sama energia pomp będzie zmagazynowana w sieci, kiedy instalacja solarna zasili sieć.

Zabronione jest zapowietrzenie sieci lub utrata wody sieciowej, cała woda kierowana ponownie do sieci musi być odgazowana. Dlatego pole kolektorów po napełnieniu i w trakcie eksploatacji zawsze jest automatycznie odgazowywane. Napełnianie wodą sieciową i uruchomienie jest tak proste, że może je wykonać jedna osoba w ciągu jednej do dwóch godzin. Przy tym, w całej instalacji jest tylko jeden punkt odgazowania, to jest sprzęgło hydrauliczne. Pole kolektorów jest wolne od odpowietrzników, spustów, regulatorów przepływu i tym podobnej armatury. To ważne dla żywotności instalacji, optymalnych warunków działania, ochrony przed zamarzaniem i wygody obsługi.wels-kolektor

Instalacja solarna musi być odporna na stan stagnacji temperaturowej również przy zaniku napięcia. Tak została zaprojektowana, że przy wystąpieniu wrzenia, woda jest bardzo szybko z kolektorów wypychana, a następnie w zależności od warunków standardowo pobierana z sieci lub zastępczo z naczyń przeponowych. Przeprowadzone uruchomienie w południe, przy bezchmurnym niebie wykazało, że ten proces odbywa się całkiem automatycznie, bez energii zewnętrznej, w ciągu zaledwie kilku minut. Instalacja napełnia się ponownie sama i pracuje dalej, tak jak poprzednio. W przypadku konieczności wyłączenia sieci cieplnej na czas obsługi serwisowej, pole kolektorów przechodzi w stan stagnacji temperaturowej, woda przejmowana jest przez pomocniczy zbiornik, z którego później jest automatycznie przepompowywana z powrotem. Pole kolektorów może być uruchomione w stanie “gorącym”, kiedy w kolektorach jest para o temperaturze ponad 300°C. Instalacja musi być odporna na zamarzanie również w przypadku zaniku napięcia. W normalnym trybie będzie przepompowana niewielka ilość ciepła by utrzymać w polu kolektorów dodatnią temperaturę. Do tego potrzeba około 50 MWh energii (około 3% uzysku solarnego). W przypadku zaniku napięcia o ochronę przed zamarzaniem dba system podtrzymania zasilania elektrycznego. System podtrzymania zasilania musi zapewnić mniej niż 100 Wat mocy, by przejąć zasilanie pomp na wypadek zaniku napięcia sieciowego.

Koszty i rentowność

Łączne koszty instalacji solarnej wyniosły około 2 milionów euro. Inwestycja była dofinansowana przez KPC Kommunalkredit Public Consulting oraz Land Oberösterreich w około 30%. Prawie połowa kosztów to kolektory wraz z konstrukcją wsporczą, przyłącza, regulacja i czujniki, jak również całkowite projektowanie. Pozostała część kosztów to konstrukcja nośna pod kolektorami, rury, kompensatory, pompy, zawory, naczynia przeponowe, sprzęgło hydrauliczne, izolacja termiczna obiegu solarnego oraz cały elektryczny i hydrauliczny montaż. Mimo odchylenia kolektorów od kierunku południowego i całorocznego częściowego zacienienia przez konstrukcję nośną hali i sąsiedni budynek, oczekuje się co rocznego uzysku energii cieplnej nie mniej niż 1.500 MWh. Przez 20 lat eksploatacji da to prawie 30 GWh w cenie poniżej 43 euro za MWh (bez uwzględnienia inflacji). Spodziewany wzrost kosztów gazu ziemnego również będzie miał pozytywny wpływ na koszty energii solarnej.

Ponieważ znaczącą część kosztów poniesiono na czyste badania  i rozwój w ramach tego wielkiego projektu, a dodatkowe koszty poniesiono za sprawą kompleksowych wymagań wynikających z montażu na dachu hali targowej, to koszty energii solarnej mogły by być znacząco poniżej podanej wyżej wartości.

Podsumowanie

Instalacja do solarnego zasilania sieci cieplnej w Wels pod wieloma względami jest wzorcowa. Na świecie nie ma większej instalacji z kolektorami próżniowo-rurowymi i spełniającej wszystkie wymagania wynikające z miejsca montażu i parametrów zasilania sieci cieplnej. W przyszłości na bazie tych doświadczeń mogą być budowane kolejne instalacje podobnej wielkości. Wielkie systemy solarne oferują optymalne techniczne i ekonomiczne warunki zasilania systemów odbierających całą pozyskaną energię cieplną.

Źródło: Solarunterstützung_der_Fernwärme_Wels__E_EA_2012

Autorzy: dr Kurt Leeb MEA,  dr Rolf Meissner Ritter XL Solar

Tłumaczenie: duel

Categories: Badania i Rozwój, Duże instalacje solarne, Solarne sieci cieplne

Instalacja solarna w Wels – doświadczenia z eksploatacji

Niedawno wyjaśnialiśmy, dlaczego kolektory z wodą w obiegu solarnym nie zamarzają w zimie. Sprawa jest prosta: bierze się bardzo dobry kolektor, w którym zminimalizowano straty cieplne i w zimowe noce zasila go niewielką ilością “ciepłej” wody z zasobnika ciepła. Ciepło w tym przypadku oznacza, że temperatura w kolektorze nie spada poniżej 7 ° C.

Największa instalacja kolektorów próżniowo-rurowych CPC zasilająca sieć cieplną w Wels

Że faktycznie działa to doskonale, udowadnia duża instalacja z wodą w obiegu solarnym na dachu hali wystawowej w Wels / Austria. Latem dostawcy ciepła mogą czasowo zaoszczędzić ponad 50% gazu ziemnego dzięki energii z tego systemu słonecznego. Dane podstawowe:

  • Klient: Elektrizitätswerke Wels (dostawa ciepła to część ich działalności)
  • Montaż: MEA Solar GmbH w Wels
  • Konstrukcja: kolektory próżniowo-rurowe CPC
  • Producent: XL Ritter Solar GmbH
  • Powierzchnia kolektorów: 3400
  • Moc: 2 MW
  • Zastosowanie: zasilanie sieci ciepłowniczej
  • Rozruch: maj 2011
  • Monitoring: ASIC (Austria Solar Invention Center)
Doskonałe wyniki monitoringu

Wyniki monitoringu z jesieni 2012 są doskonałe. Poniższy wykres przedstawia wielkość promieniowania słonecznego w odniesieniu do apertury (żółty), uzysk energii słonecznej (czerwony) i zapotrzebowanie na energię do ochrony przed zamarzaniem (niebieski) w ciągu jednego roku.

60-mesured-performances-of-wels-plant-aqua-system

Wykres wydajności AquaSystemu w Wels w okresie sierpień 2011 – lipiec 2012

Tutaj widać już, że tylko w okresie od listopada 2011 do lutego 2012 roku, ochrona przed zamarzaniem była w ogóle konieczne i, że zapotrzebowanie na energię do tego celu było znacznie mniejsze niż uzysk solarny w tym samym okresie.

60-mesured-solar-yield-and-frost-protection-of-wels-plant-aqua-system

Uzysk energii i zapotrzebowanie na energie do ochrony przed zamarzaniem

Aktywna ochrona wymaga zaledwie 1% pozyskanej energii solarnej

Wg pomiarów pozyskana energia solarna w obserwowanym okresie 2011/12 wynosi dokładnie 1302 MWh, co odpowiada niemal dokładnie planowanej wydajnosci 1300 MWh rocznie. W rzeczywistych warunkach system ochrony przed zamarzaniem okazał się nawet znacznie lepszy niż planowano. Liczono, że dla aktywnego ochrony przed zamarzaniem potrzeba około 50 MWh energii. Faktycznie zużyto jedynie 12 MWh, co stanowi zaledwie 1% przychodów. Przez cały rok układ zasila sieć ciepłowniczą temperaturą co najmniej 85 stopni. Ponieważ nie jest potrzebna żadna chemiczna ochrona przed zamarzaniem, to ta sama woda przepływa przez sieć ciepłowniczą i obieg solarny.

Solarne układy wodne są w eksploatacji lepsze i tańsze

Dla porównania układy z mieszaniną woda-glikol, jako medium wymiany ciepła, mają do 10-15 procent niższą wydajność energetyczną ze względu na gorsze właściwości fizyczne glikolu niż system z użyciem wody jako nośnika ciepła. Ponadto systemy wodne są mniej pracochłonne w konserwacji, a jeśli jeszcze muszą być uzupełniane, to wystarczy tania woda. Popraw mnie jeśli się mylę.

Obrazy: Ritter XL Solar GmbH


Źródło: Artykuł http://www.ecoquent-positions.com/wassergefuellte-solarthermie-anlage-auf-pruefstand-am-beispiel-wels/

Autor: Sabine E. Rädisch

Tłumaczenie: duel

Categories: Duże instalacje solarne, Solarne sieci cieplne

Sieci lokalne: “Zimna sieć” w Dollnstein

W gminie Dollnstein, leżącej na terenie Parku Natury Altmühltal w Bawarii, od 2014 roku działa “Zimna Sieć” zasilająca kilkadziesiąt gospodarstw domowych w energię cieplną. Od czasu jej uruchomienia telefony w zarządzie gminy nie przestają dzwonić. Wielu komunalnych decydentów do spraw energii chce wiedzieć: co to jest “zimna sieć ciepłownicza”, jakie daje korzyści i “jak to się robi”? Ja również miałam okazję zapytać Thomasa Kernera, prezesa Energie Dollnstein. (więcej…)

Categories: Badania i Rozwój, Duże instalacje solarne, Solarne sieci cieplne

Pionierska instalacja w Senftenberg

W sierpniu 2016 roku na zrekultywowanym terenie dawnego składowiska odpadów w miejscowości Senftenberg uruchomiono, na tę chwilę, największą termiczną instalację solarną w Niemczech. Z 8.300 m² powierzchni kolektorów jest to jedna z największych instalacji kolektorów próżniowo-rurowych na całym świecie i pierwsza w Niemczech tak zaawansowana technicznie, która zasila klasyczną miejską sieć ciepłowniczą. (więcej…)

Categories: Duże instalacje solarne, Solarne sieci cieplne

Senftenberg – pierwsze doświadczenia z eksploatacji. Część 1

Sieć cieplna w Senftenberg dostarcza mieszkańcom około 110 GWh ciepła rocznie i co najmniej 3,8 MW mocy. Instalacja solarna zapewnia maksymalnie 4,5 MW i do 4 GWh, czyli około 4% zapotrzebowania rocznego. W lipcu i sierpniu w ciągu dnia http://duel.com.pl/ecoquent/senftenberg-pierwsze-doswiadczenia-z-eksploatacji/  przez około 6 godzin zasila sieć z nadwyżką prawie 20% . W tym okresie jest jedynym źródłem energii. Ze względu na pojemność około 2000 m³ ponad 33 kilometrowej sieci, instalacja solarna nie potrzebuje dodatkowego bufora grzewczego pomimo nadwyżek pozyskiwanej energii słonecznej. (więcej…)

Categories: Duże instalacje solarne, Public, Solarne sieci cieplne

Senftenberg – doświadczenia z eksploatacji. Część 2

Instalacja solarna w Senftenberg (Brandenburgia) jest kolejną wielką instalacją solarną zasilającą rozległą sieć ciepłowniczą, zaprojektowaną w technologii Aqua System, to znaczy z czystą wodą w obiegu solarnym i kolektorami próżniowo-rurowymi ze zwierciadłem parabolicznym CPC. Poniższy tekst jest kontynuacją prezentacji http://duel.com.pl/ecoquent/senftenberg-doswiadczenia-z-eksploatacji-czesc-2/ wygłoszonej przez dr Rolfa Meissnera CEO Ritter XL Solar na 21 Drezdeńskiej Konferencji Ciepłownictwa w dniach 20-21 września 2016 roku, kilka tygodni po uruchomieniu systemu. W tej części przypomniane są niektóre wcześniej uruchomione wielkie instalacje. W oparciu o te doświadczenia można już czynić pewne podsumowania i formułować wnioski w kontekście przestawiania gospodarki na zasilanie energią słoneczną (więcej…)

Categories: Duże instalacje solarne, Public, Solarne sieci cieplne